Le Soleil
"Le Soleil, avec toutes ces planètes qui gravitent sous sa gouverne, prend encore le temps de mûrir une grappe de raisin, comme s'il n'y avait rien de plus important." Galilée
Le Soleil est une étoile banale de notre Galaxie, la Voie Lactée. S'il était situé à 60 années-lumière de nous, soit la proche banlieue (la Voie Lactée fait 100 000 années-lumière de diamètre) il ne serait plus visible à l'oeil nu. Pourtant, à l'aune du Système Solaire dont il est l'unique étoile, c'est un géant : il en représente à lui seul 99.86% de la masse. Son diamètre de 1 392 684 km représente 110 fois celui de la Terre, et encore 10 fois celui de Jupiter, la plus grosse planète du Système Solaire.
L'énergie du Soleil, provenant des réactions de fusion nucléaire en son coeur, se répand dans l'espace sous forme de rayonnement qui apporte lumière et chaleur aux autres corps du Système Solaire. Agé d'environ 4.5 milliards d'années, il est au milieu de sa vie.
Caractéristiques physiques
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Diamètre équatorial |
1 370826 km (109 Terres) |
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Masse |
333 000 Terres |
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Période de rotation moyenne |
27 j 07h |
Le Soleil est composé de 74% d'hydrogène, de 24% d'hélium (en
masse), le reste étant constitué d'éléments plus lourds comme
l'oxygène, le carbone, le fer. C'est une étoile de type "naine jaune"
de type G2V : ce qui signifie qu'il a une température de surface de
5500 °C environ, avec une couleur jaune tirant vers le blanc, et que,
comme la majorité des étoiles, il tire son énergie de la fusion de
l'hydrogène en hélium.
Dans notre Galaxie, la Voie Lactée, il existe environ 100 millions
d'étoiles de même type spectral, ce qui en fait donc un objet assez
banal ; toutefois, 85% des étoiles sont moins massives et moins
brillantes que lui.
Le Soleil se situe sur la bordure intérieure de l'éperon d'Orion, un
bras de la Voie Lactée, à une distance d'environ 26 000
années-lumière du centre. Il effectue une révolution en 226 millions
d'années environ, il a donc parcouru une vingtaine de tours depuis sa
naissance. Il tourne également sur lui-même en 27 jours environ, plus
rapidement à l'équateur (25 jours) qu'aux pôles (25 jours).
Vue
d'artiste de la Voie Lactée à partir des images du télescope spatial
infrarouge Spitzer. Le Soleil est situé dans l'éperon d'Orion, à
26 000 années-lumière du centre galactique (crédits NASA/JPL-Caltech/R.
Hurt).
Comment brille-t-il ?
Le Soleil est une boule de gaz en équilibre hydrostatique,
c'est-à-dire que l'action de la gravité (qui tend à comprimer le gaz)
est compensée par la pression du gaz et du rayonnement (qui tend à le
dilater).
Structure
du Soleil, en coupe.
Au centre se trouve le coeur, dont le rayon vaut environ un quart du raon du Soleil. Les conditions de pression et de température (environ 15 millions de degrés) rendent possible la fusion nucléaire de l'hydrogène en hélium. Chaque seconde, au terme d'un processus complexe, 619 millions de tonnes d'hydrogène sont converties en 614 millions de tonnes d'hélium, la différence (de l'ordre de la masse de la pyramide de Kheops) est tranformée en rayonnement de haute énergie : lumière sous forme de photons gamma et neutrinos. Si les neutrinos s'échappent à une vitesse très proche de celle de la lumière, les photons gamma sont freinés dans les zones de radiation et de convection, avec une forte absorption d'énergie. Ils ne s'échappent dans l'espace, sous forme essentiellement de rayonnement visible, infrarouge et ultraviolet, qu'après avoir atteint la photosphère, au bout de quelques dizaines de milliers d'années.
La photosphère, qui ne représente que 0.1% du rayon du Soleil, est
la partie la plus facile à observer avec les protections adéquates, car
c'est d'elle que provient le rayonnement visible par l'oeil humain.
Elle est constituée de gaz à une température de 5500 °C. Elle apparaît
comme une juxtaposition de grains à la façon d'une peau d'orange,
chaque grain, d'environ 1000 km, correspondant à une remontée de gaz
chaud.
On observe également des taches, qui apparaissent sombres parce qu'elles sont plus froides de 1000°C que le reste de la photosphère. Elles résultent d'une intense activité magnétique de l'astre. Elles ont été observées par Galilée dès 1612. Leur taille peut atteindre plusieurs dizaines de milliers de kilomètres. Elles se forment en groupes et évoluent en quelques dizaines de jours. Leur nombre croît et décroit selon un cycle de 11 ans dont l'origine est encore mal comprise.
Structure
du Soleil, en coupe. Tache solaire observée par le satellite SOHO en
2000, le cercle noir représente la Terre à la même échelle. Le
médaillon à droite montre le Soleil en entier (crédits
NASA&ESA/SOHO).
Au-delà de la photospère, se trouve la
chromosphère, de température plus basse (4000°C) et observable depuis
la Terre entre autre en lumière H-alpha (rouge profond). C'est le siège
des éruptions solaires, projections de matière depuis vers la
photosphère vers l'espace. Une partie de la matière éjectée peut
atteindre la Terre, leur intéraction avec l'atmosphère donnant
naissance aux aurores polaires.
Eruption
observée par le satellite SOHO en 2010 (crédits
NASA&ESA/SOHO).
Observer le Soleil
à
la
Montagne de Lure
L'observation du Soleil est très dangereuse pour la vue, y compris à
l'oeil nu en dehors des phases de lever et de coucher. L'utilisation
d'instruments optiques sans protection appropriée entraîne la cécité.
La SAML propose, habituellement de mai à juillet, des journées
d'observation du Soleil avec des instruments dédiés ou spécialement
équipés. Il est possible d'admirer :
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les taches solaires en lumière visible, leur structure et au fil des jours leur déplacement avec la rotation du Soleil ;
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l'aspect granuleux de la photosphère, dû aux cellules de convection ;
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en lumière H-alpha, la chromosphère avec souvent des éruptions sur le limbe dont l'évolution en quelques heures est facilement perceptible. La photo ci-dessous date du 3 mars 2014 (crédits Alain Gau, SAML).
